化学通讯博客

中国科学院和西南大学的一组研究人员希望我们戒掉化石燃料的习惯。新利手机客户端他们的研究来自中国，一个使用世界年能源消耗大约四分之一的国家，而化石燃料的有限性对能源供应安全构成了非常现实的威胁。能源使用领先，中国在可再生能源发电和清洁能源项目投资方面也处于世界领先地位。

氢被认为是化石燃料的可行替代品，因为它富含能源，比汽油或乙醇高39 kWh/kg（汽油：13 kWh/kg，乙醇：8.2 kWh/kg）燃烧时只放出水蒸气。然而，氢通常是从化石燃料中获得的，而且，如果它能从可再生能源中生产出来，那么它将是满足世界未来能源需求的一个切实可行的选择。

为此，分水提供了一种解决方案。在水电解槽中，阴极产生氢气通过氢演化反应2h⁺+2e^--> h_二）在阳极（2h）处产生分子氧_二o–>o_二+4h⁺+4e^-）理论上是理想的，但是，要使水分裂成为可能，就需要高能效，这依赖于催化电极的发展，以最小化驱动反应所需的过电位。目前，最先进的电催化剂使用铂，它既昂贵又稀有。此外，铂催化剂在酸性电解质中效率最高，在碱性溶液中的反应速度慢2-3倍。另一方面，在碱性环境中，最好的氧进化催化剂表现更好。使用碱性电解质具有总体优势，因为它的腐蚀性较低，从而提高了电解槽的稳定性和寿命。

作者们开发了她的催化剂，使用钌，在碱性和酸性条件下，过电位和电流密度均优于铂/碳。

电催化剂由小的，统一RU_二p纳米颗粒（~2-4纳米）均匀分布在还原石墨烯氧化物薄片上。制备的催化剂的活性（1.0 mg cm^{- 2}）因为她是在酸性介质（0.5 m h）中测量的_二所以_四）以及达到-10 mA-cm电流密度的过电位^{- 2}是-22毫伏，优于pt/c（-27 mV）。在碱性环境（1.0 m氢氧化钾）下，催化剂的性能得到提高。过电位为-13 mV（比pt/c低29 mV）。在酸性和碱性溶液中测定了98%以上的高法拉第效率。此外，进行分析以进一步了解催化剂的结构和组成如何影响其活性。双层电容测量提供了催化剂表面的线索，同时利用理论DFT计算研究了H-吸附能。

我们无法回避这样一个事实，即，钌也是一种稀有昂贵的金属，因此，我们可能无法掌握解决能源困境的关键。然而，真正有价值的是从探索这种高活性催化剂的结构-功能关系中获得的见解，这有助于利用廉价、丰富的原料合成合理设计的催化剂。

要了解更多信息，请阅读：

超小型RU_二石墨烯上的P纳米粒子：酸性和碱性介质中一种高效的析氢反应电催化剂

刘婷婷，王朔，张秋菊，梁晨，胡伟华，李长明。
化学。公社，2018，五十四，第3343-3346页
多伊：10.1039/C8CC1166D型

作者简介：

Zo_Hearne是蒙特利尔麦吉尔大学化学博士生，新利手机客户端加拿大，在李超教授的监督下。她来自堪培拉，澳大利亚，在那里她完成了她的本科学位。她目前的研究重点是过渡金属催化，以实现新的转变，在实验室之外，她是一位热情的化学导师和科学传播者。新利手机客户端新利手机客户端